Hydraulischer Druck für Sie erklärt
Druck ist ganz allgemein eine Kraft, die auf eine Fläche wirkt. Hydraulischer Druck ist entsprechend eine Kraft, die über eine Flüssigkeit übertragen wird und auf die Innenwände eines hydraulischen Systems wirkt. Das besondere an hydraulischem Druck ist, dass er sich praktisch ohne Kompressionsverluste überträgt und im ganzen System gleichmäßig verteilt. Das macht hydraulischen Druck in besonderer Weise nutzbar.Erzeugung von hydraulischem Druck
Hydraulischer Druck wird technisch durch einen einfahrenden Kolben in einen Hydrauliktank oder durch eine Hydraulikpumpe erzeugt. Kleine, manuelle Systeme arbeiten mit der Kolbenlösung. Typische Beispiele dafür sind hydraulische Wagenheber, Getriebeheber, Hydraulikzylinder, Palettenhubwagen oder manuelle hydraulische Pressen. Motorisch betriebene hydraulische Systeme arbeiten hingegen grundsätzlich mit Hydraulikpumpen. Die Leistung des Motors, die Größe und die Bauart der Pumpe entscheiden darüber, wie hoch ein hydraulischer Druck erzeugt werden kann. Die schwächsten Hydropumpen sind die Flügelzellenpumpen. Sie bestehen praktisch nur aus einem kleinen Schaufelrad, welches die Hydraulikflüssigkeit umwälzt. Die stärksten Hydropumpen sind die Radial- und Axialkolbenpumpen. Sie können hunderte von bar erzeugen und sind die standardmäßig verwendeten Bauteile bei anspruchsvollen Anwendungen, wie beispielsweise Baufahrzeuge.
Verstärkung von Kraft
Die verlustfreie Druckübertragung ist nicht das wesentliche Alleinstellungsmerkmal von hydraulischen Systemen, sondern ihre Fähigkeit zur Kraftpotenzierung. Da Druck wie beschrieben, als Kraft definiert ist, die auf eine Fläche wirkt, lassen sich mit dieser einfachen Formel erstaunliche Effekte erzielen: Die Kraft, mit der ein Hydraulikzylinder ausfährt, steigt mit seinem Querschnitt exponentiell an. Da eine Kreisfläche mit Pi x Radius zum Quadrat definiert wird, vervierfacht sich die wirksame Fläche mit jeder Verdoppelung des Durchmessers. Ein viermal größerer Nehmerzylinder hat daher eine sechzehnfach größere Wirkfläche als sein Geberzylinder. Entsprechend steigt die Kraft an, mit welcher der Geberzylinder ausfährt. Zwar sinken entsprechend der Ausfahrweg und die Ausfahrgeschwindigkeit. Beides sind jedoch keine Primäranforderungen an hydraulische Systeme. Bei diesen geht es ausschließlich um die effiziente Erzeugung von sehr hohen Kräften.
Beliebige Kraft- und Druckverteilung
Da sich hydraulischer Druck gleichmäßig in den Rohrleitungen des Systems verteilt, ist sein Aufbau nahezu beliebig. Pumpen, Leitungen und Verbraucher lassen sich annähernd an einer beliebigen Stelle platzieren. Sie funktionieren immer gleich zuverlässig. Das ist ein wesentlicher Vorteil von hydraulischen gegenüber rein mechanischen Systemen.
Anforderungen für die Nutzung von hydraulischem Druck
Hydraulischer Druck benötigt für die dauerhaft optimale Entfaltung zwei Bedingungen:
- Leckagefreiheit
- Gasfreiheit
Tritt an einer Stelle hydraulische Flüssigkeit aus einem System aus, sinkt der Druck im Innern sehr schnell ab. Das lässt das ganze System schnell erlahmen und schließlich still stehen. Bei Gaseinschlüssen im Leitungssystem ist die Druckübertragung nicht mehr zuverlässig. Statt gleichmäßiger Bewegungen wird jede Aktion ruckartig oder bleibt ganz aus. Je größer ein Hydrauliksystem wird, desto komplexer und anspruchsvoller wird es deshalb auch, da diese und andere Parameter zunehmend an Bedeutung gewinnen.